油井溫度對硫化氫含量的影響

王 海

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司工藝管道室，廣東 廣州 510655)

油井溫度對硫化氫含量的影響

王 海

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司工藝管道室，廣東 廣州 510655)

本文對某油田相關采油單位部分油井含硫化氫狀況進行了調研，并通硫化氫過理論研究，進一步認清了硫化氫的生成機理。實驗研究表明：溫度從100℃升到220 ℃時，硫化氫的含量將從1124ppm上升2955ppm左右。出現以上情況的機理是在高溫下更多的硫化氫從原油逸出。在180 ℃以后，是放量變化較小。在高溫下水變成氣相在下層混合更多的硫化氫進入氣相。油氣中的部分硫化氫溶解在地層水中，而隨著溫度的升高，水中的硫化氫容易釋放出來，導致硫化氫含量升高。隨著井深溫度上升酸化混合物是與硫化氫相同的酸性物質，加速了原油中硫化氫釋放的作用，促使化氫氣體在原油中的溶解度相對變小，從而使硫化氫進入氣相。

油井溫度；硫化氫含量；表面活性劑

油氣田開發(fā)過程中，進行鉆井采氣采油作業(yè)過程中，由于H2S流體由于壓力及溫度的變化，變?yōu)闅庀鄽怏w后，井下的氣體體積會驟然膨脹，此過程時間極短，這樣的物理化學變化會導致井噴或井涌等事故的發(fā)生，在H2S研究方面，國外的學者研究的較早，他們對硫酸鹽熱化學氧化還原作用(TSR)等方面地進行了試驗研究和試驗分析。我國含硫天然氣豐富，隨著油氣田開發(fā)的深入，越來越多的含硫油氣田被開采，一些學者已經開展了許多科研工作。盡管對硫化氫的研究已取得了不少成果，關于硫化氫的系統(tǒng)研究工作國內外都開展得比較少，尤其是有效的預測方法硫化氫氣藏的分布規(guī)律和硫化氫運移、生成、聚集的控制因素等，目前仍然不是很清楚，為確保安全生產、以防硫化氫中毒事件的發(fā)生，減少硫化氫對生產設備的危害，須加強對硫化氫產生機理的研究。

1 硫化氫生成機理研究

1.1 硫化氫無機生成機理研究

a. FeS2(黃鐵礦)，Cu2S(黃銅礦)，PbS(方鉛礦)，ZnS(閃鋅石)，硫化氫

1.2 硫化氫有機生成機理研究

1.2.1 不穩(wěn)定含硫有機化合物的熱化學分解

井深和地溫的增加成正比，在生成 H2S 的化學反應中，起主導作用的是溫度。硫醇是跟醇類相似的化合物是硫化氫分子中的一個氫原子被烴基取代的衍生物，其通式為RSH，其中R可以是烷基，環(huán)烷基或芳基。含硫有機化合物在熱力作用下，含硫的雜環(huán)斷裂形成硫化氫。在這一形成過程中，含硫有機質先轉化為含硫烴類和含硫干酪根，當溫度增加到一定程度(大約100℃)，干酪根中的原子逐漸斷裂,生成一定量氣體，其中包括硫化氫，但濃度較低。當溫度繼續(xù)升高達到深層熱解作用階段(150℃)時，開始發(fā)生含硫有機化合物分解，產生大量硫化氫，故這種成因的硫化氫往往存在于干氣之中。

2Cu(SR)2→ 2CuSR+RSSR

2CuCl2+ 4RSH → RSSR + 2RSCu + 4HCl

RSSR + H2O → H2S + RORS

1.2.2 通過硫醚生成

H2S生成量先隨溫度升高而減少，然后開始增加,并隨硫醚相對分子質量的增大而減少，其變化趨勢恰好與硫醇相反。這是硫醚熱解、水解、加氫脫硫三種反應相互競爭的結果，隨溫度變化趨勢可看出，溫度升高有利于硫醇、硫醚的熱解。

硫醚+ H2O→ H2S+烴碎片

C2H5SC2H5→ H2S + CH3CH3

C2H5SH → H2S + C2H4

C9H19SH → H2S + C9H18

CH3SCH(CH3)2→ H2S + CH2

2 對某油田硫化氫含量的普查

通過對某油田四個采油廠的生產井進行了硫化氫含量的調研，含H2S的生產井有2533口，硫化氫含量超標有1097口。其中單井H2S含量最高達到13000 mg/m3以上。見表1。

表1 硫化氫含量的調研表

3 油井產生硫化氫及影響因素研究

3.1 井深溫度對原油中硫化氫含量變化影響研究

不同井深溫度下原油中硫化氫的含量見表2。

表2 原油中硫化氫含量隨溫度變化表

小結：溫度從100℃升到220 ℃時，硫化氫的含量將從1124 ppm上升2955 ppm左右。出現以上情況的機理是在高溫下更多的硫化氫從原油逸出。在180℃以后，是放量變化較小。

3.2 井深溫度對原油、地層水混合體系中硫化氫含量影響研究

不同井深溫度下原油和地層水中硫化氫的含量，見表3。

表3 原油和地層水中硫化氫的含量隨溫度變化表

溫度從100℃升到200℃時，油水混合物中的硫化氫的含量將從1278 ppm左右上升2710 ppm左右。

小結：混合在天然氣中的H2S可能不是TSR過程中生成的H2S的最高含量, 因H2S易溶于水，同時被硫酸鹽氧化而生成 單硫析出硫化氫要比純油體系中釋放的完整，因為在高溫下水變成氣相在下層混合更多的硫化氫進入氣相。油氣中的部分硫化氫溶解在地層水中，而隨著溫度的升高，水中的硫化氫容易釋放出來，導致硫化氫含量升高。

3.3 井深溫度對原油、巖芯、地層水混合體系中硫化氫含量影響研究

不同井深溫度下原油、巖芯、地層水混合體系中硫化氫含量見表4。

表4 原油、地層水、巖芯混合體系中硫化氫含量隨溫度變化表

小結：溫度從100℃升到200 ℃時，含巖芯反應體系中，硫化氫含量增加從1115 ppm上升2784 ppm左右，原因在于原油和水中的硫化氫溶解能力下降，由液相加速轉化為氣相。

3.4 溫度、酸化對原油體系中硫化氫含量影響研究

在石油和天然氣開發(fā)過程中，酸化是一項十分有效油氣井增產、注水井增注的的增產措施。利用油水井酸化可除去近井地帶的堵塞物，恢復地層的滲透率；還可溶解地層的巖石，擴大孔隙結構，提高地層的滲透率。同時在酸化過程中，有些酸會與巖石及堵塞物反應，生成硫化氫。

不同井深溫度下酸化對原油體系中硫化氫含量見表5。

表5 不同井深溫度下酸化對原油體系中硫化氫 含量隨溫度變化表

井深溫度從100℃升到200 ℃時，原油、酸化混合物中的硫化氫的含量將從1862 ppm上升3012 ppm左右。酸化混合物是與硫化氫相同的酸性物質，加速了原油中硫化氫釋放的作用，促使化氫氣體在原油中的溶解度相對變小，從而使硫化氫進入氣相。

4 結論

(1)溫度從100℃升到220 ℃時，硫化氫的含量將從1124 ppm上升2955 ppm左右。出現以上情況的機理是在高溫下更多的硫化氫從原油逸出。在180 ℃以后，是放量變化較小。

(2)在高溫下水變成氣相在下層混合更多的硫化氫進入氣相。油氣中的部分硫化氫溶解在地層水中，而隨著溫度的升高，水中的硫化氫容易釋放出來，導致硫化氫含量升高。

(3)隨著井深溫度上升酸化混合物是與硫化氫相同的酸性物質，加速了原油中硫化氫釋放的作用，促使化氫氣體在原油中的溶解度相對變小，從而使硫化氫進入氣相。

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(本文文獻格式：王 海.油井溫度對硫化氫含量的影響[J].山東化工,2017,46(13):99-100.)

2017-05-02

王 海(1981—)，男，遼寧盤錦人，工程師，從事石油化工設計。

TE355

B

1008-021X(2017)13-0099-02